[實用新型]一種臨界連續模式單位功率因數反激變換器控制裝置

有效

• 申請號: 201420697269.5
• 申請日: 2014-11-18
• 公開（公告）號: CN204231200U
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 許建平;何俊鵬;高旭;閻鐵生;高建龍
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M1/42
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 張澎

技術領域

本實用新型涉及一種電力控制設備，尤其是一種反激功率因數校正的控制方法及其裝置。

背景技術

近年來，電力電子技術迅速發展，作為電力電子領域重要組成部分的電源技術逐漸成為應用和研究的熱點。開關電源以其效率高、功率密度高的特點而確立了其在電源領域中的主流地位，但其通過整流器接入電網時會存在一個致命的弱點：功率因數較低(一般僅為0.45～0.75)，且在電網中會產生大量的電流諧波和無功功率而污染電網。抑制開關電源產生諧波的方法主要有兩種：一是被動法，即采用無源濾波或有源濾波電路來旁路或消除諧波；二是主動法，即設計新一代高性能整流器，它具有輸入電流為正弦波、諧波含量低以及功率因數高等特點，即具有功率因數校正功能。開關電源功率因數校正研究的重點主要是功率因數校正電路拓撲的研究和功率因數校正控制集成電路的開發。傳統的有源功率因數校正電路一般采用Boost-升壓拓撲，這是因為Boost變換器具有控制容易、驅動簡單以及功率因數可以接近于1等優點，但是Boost功率因數校正變換器在低輸出電壓時，其功率因數卻很低。在小功率的應用場合中，主要采用Buck-降壓拓撲和反激變換器，但是在Buck電路實現PFC時，由于當輸入電壓低于輸出電壓時，不傳遞能量，輸入電流為0，交越失真嚴重；而反激變換器在整個工頻周期內都可以傳遞能量，功率因數和總諧波畸變都優于Buck變換器，因此更加適用于PFC領域當中。反激功率因數校正變換器通常有斷續模式和臨界連續模式兩種工作模式。斷續模式反激功率因數校正變換器可以自動獲得單位功率因數，但是由于其較大的峰值電流，使得開關管的導通損耗很大從而影響變換器的效率。傳統的臨界連續模式反激功率因數校正變換器，其控制方式如圖1所示，圖2為其原邊電流、副邊電流和輸入電流的波形，其原邊開關管電流的峰值包絡為標準正弦波，雖然效率比斷續模式反激功率因數校正變換器高，但是不能獲得單位功率因數，功率因數和總諧波畸變都比斷續模式反激功率因數校正變換器差。

本實用新型所采用的技術方案是基于與本申請人在本專利申請同時提出的方法專利申請——一種臨界連續模式單位功率因數反激變換器控制方法而設立的，所述控制方法的具體作法是：

在主要包括輸出電壓采樣與誤差放大器電路、電流過零檢測電路、PWM產生電路、峰值包絡運算電路的硬件平臺上，通過控制電路使反激變換器工作在臨界連續模式，反激變換器原邊開關管的電流峰值包絡由峰值包絡運算電路控制，原邊開關管的電流峰值在工頻周期內隨著輸入電壓和輸出電壓的變化而變化；通過對輔助繞組電壓的檢測，當變壓器副邊電流過零時，導通開關管Q，控制反激變換器始終工作在臨界連續模式；所述的峰值包絡運算電路的運算方法是：匝比N與輸出電壓相乘后的值N*V_o，與輸入電壓V_in(t)的瞬時值相加，相加的結果再與輸入電壓V_in(t)的瞬時值和誤差放大器的輸出電壓V_comp相乘，經過峰值包絡運算電路運算后，臨界連續模式反激功率因數校正器的原邊開關管電流峰值在工頻周期內隨著輸入電壓、輸出電壓的變化而變化，從而獲得單位功率因數；其中匝比N為反激變換器變壓器原邊繞組匝數與副邊繞組匝數的比值；所述PWM產生電路中，當變壓器副邊電流過零時刻，電流過零檢測電路控制RS-觸發器，使開關管Q導通，控制反激變換器工作在臨界連續模式；當原邊開關管電流檢測電阻R_cs兩端電壓V_cs大于峰值包絡運算電路產生的V_MO(t)信號時，使開關管Q關斷，反激變換器原邊開關管的電流峰值受誤差放大器輸出電壓V_comp、輸入電壓V_in(t)和輸出電壓Vo的控制；設定誤差放大器電路的補償使整個環路的截止頻率遠小于工頻(一般為10～20Hz)，誤差放大器輸出信號V_comp在半個工頻周期內維持不變。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種新穎的反激功率因數校正變換器，采用上述控制方法使得反激功率因數校正變換器獲得單位功率因數。

本實用新型實現其目的的手段是：